Question

實驗室為你準備了下列主要的實驗器材：(1)帶孔的金屬小球；(2)光電門和光電計時器．試設(shè)計一個實驗，驗證機械能守恒定律．

Answer 1

答案：
解析：

答案：(1)用細線拴一小球，讓其從某一高度由靜止釋放，小球在向下擺動的過程中，線的拉力與球運動方向垂直，不做功．因小球運動的速度不太大，空氣阻力可以忽略，所以小球在下擺的過程中認為機械能守恒，如圖所示．設(shè)小球的質(zhì)量為m，用直尺測出某過程小球下落的高度，用光電門和光電計時器測出小球通過最低點時的速度，便可驗證球下擺的過程機械能是否守恒． 　　還需要的器材有：細線、刻度尺、鐵架臺、卡尺等． 　　(2)實驗步驟： 　　①用長約1 m的細線將金屬球懸掛在鐵架臺的支架上，測量出懸點到球心的距離L，并用卡尺測出小球的直徑d； 　　②將光電門安裝在懸點正下方小球恰好經(jīng)過的位置，并將光電門與光電計時器相連接； 　�、墼谛∏虻尼尫劈c立一長直尺，記錄小球釋放點的高度h； 　�、軐⑿∏蛴伸o止釋放，記錄小球在最低點處穿過光電門用的時間Δt； 　　⑤改變小球釋放的高度，重復(fù)上述實驗，測出幾組數(shù)據(jù)． 　　(3)產(chǎn)生誤差的主要原因是：小球釋放點高度的測量和擺線長度的測量不準而導(dǎo)致小球下落的高度差Δh測量不準．改進的方法是設(shè)置一個豎直的平面，記錄懸點的位置和過懸點的豎直線，讓小球在豎直平面內(nèi)運動，這樣便于記錄小球的釋放位置和下落高度． 　　(4)數(shù)據(jù)的處理方法是：①測出由懸點到小球釋放點的高度h，算出小球下落高度Δh＝L－h(huán)和小球重力勢能的變化ΔEp＝mg(L－h(huán))． 　�、谟尚∏虻闹睆絛和小球通過光電門的時間算出小球在最低點時的速度v＝和相應(yīng)動能增量 　　比較ΔEk和ΔEp的大小，便可驗證此過程機械能是否守恒． 　　思路解析：(1)說明實驗方法和原理以及還需要的測量工具和器材； 　　(2)說明實驗的步驟和測量的物理量； 　　(3)說明數(shù)據(jù)的處理和驗證的具體方法； 　　(4)說明誤差產(chǎn)生的原因和消除的方法．

提示：

本題旨在考查我們根據(jù)實驗?zāi)康暮推鞑臉?gòu)思實驗方案的能力，考查同學(xué)們實驗操作的技能和減小測量誤差的能力．實驗部分是最能鍛煉我們能力的部分，應(yīng)該在平常多注意訓(xùn)練自己這方面的能力．